自動(dòng)換刀系統(tǒng)的工作原理
木材加工高速電主軸的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)由刀具夾緊部分和松刀部分組成。刀具夾緊部分主要由拉刀爪、拉桿、碟形彈簧等組成，這一部分隨主軸一起旋轉(zhuǎn);松刀功能主要通過(guò)氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。由氣動(dòng)裝置提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)夾緊和放松刀柄的動(dòng)作。
電主軸自動(dòng)換刀系統(tǒng)的工作原理是:在夾頭夾緊刀具的狀態(tài)下，碟形彈簧壓縮，彈簧向后施加力給拉桿，拉桿拉緊拉刀爪，夾緊刀具;松刀時(shí)，電主軸后端配置的松刀氣缸充氣，頂桿頂推拉桿后部，壓縮碟形彈簧，拉桿推動(dòng)拉刀爪下移，拉刀爪張開，松開刀具。
刀具夾緊機(jī)構(gòu)
刀具夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，采用碟形彈簧實(shí)現(xiàn)刀具夾緊。碟形彈簧多采用復(fù)合組合形式，即多組疊合碟簧對(duì)合組成，拉桿較長(zhǎng)，拉桿對(duì)主軸的動(dòng)平衡有一定影響。該結(jié)構(gòu)的碟形彈簧損壞后可以方便地取出，進(jìn)行更換。采用滾動(dòng)軸承的鉆、銑削主軸采用較多
圖1刀具夾緊結(jié)構(gòu)示意圖 圖2松拉刀氣缸結(jié)構(gòu)原理圖
松拉刀氣缸
電主軸的松刀氣缸的結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用固定式雙缸的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)松刀。固定缸是指氣缸體在工作過(guò)程中是固定的，氣缸體不承受松刀力的反力。其工作原理是:壓縮空氣進(jìn)入氣缸，當(dāng)氣缸充氣時(shí)壓縮空氣從圖示箭頭方向推動(dòng)活塞帶動(dòng)推桿，推桿直接推動(dòng)拉桿的后部，壓縮碟形彈簧，使拉刀爪張開，松開刀具。
拉刀力的計(jì)算
電主軸單元的拉刀力是影響主軸單元旋轉(zhuǎn)精度、加工零件精度、安全性和主軸使用壽命等的重要因素。拉刀力過(guò)大，主軸錐孔易變形，主軸單元旋轉(zhuǎn)精度和加工零件精度會(huì)降低，同時(shí)主軸壽命也會(huì)縮短;拉刀力過(guò)小，會(huì)影響主軸單元旋轉(zhuǎn)精度和加工零件精度，同時(shí)在使用安全上也有隱患。碟形彈簧是自動(dòng)換刀系統(tǒng)的關(guān)鍵零件，具有小變形大承載力的特點(diǎn),主軸拉刀機(jī)構(gòu)采用碟形彈簧提供拉刀力，有效地解決了刀具轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中夾具系統(tǒng)夾持力不足的缺點(diǎn)。根據(jù)木材加工電主軸所承受的工作載荷情況，碟形彈簧的載荷計(jì)算方式如圖下：
刀柄的軸向拉力等于碟形彈簧的彈性變形力大小，根據(jù)計(jì)算出的碟形彈簧載荷大小，給碟形彈簧施加相應(yīng)的預(yù)載荷，施加的預(yù)載荷力即為主軸的拉刀力。
實(shí)現(xiàn)松刀的條件
卸刀過(guò)程是通過(guò)氣缸推動(dòng)推桿往前運(yùn)動(dòng)，推桿頂推桿后部，壓縮碟形彈簧，拉桿推動(dòng)夾頭下移，彈簧夾頭張開，松開刀具。卸刀氣缸的推力計(jì)算如下圖:
當(dāng)氣缸在推動(dòng)頂桿向前運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，計(jì)算總的工作載荷P?,當(dāng)滿足條件P推＞P?時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)松刀運(yùn)動(dòng)。
